JPH07206781A - Production of dimethyl carbonate - Google Patents

Production of dimethyl carbonate

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JPH07206781A
JPH07206781A JP6334593A JP33459394A JPH07206781A JP H07206781 A JPH07206781 A JP H07206781A JP 6334593 A JP6334593 A JP 6334593A JP 33459394 A JP33459394 A JP 33459394A JP H07206781 A JPH07206781 A JP H07206781A
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JP
Japan
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reaction
dimethyl carbonate
methanol
salt
water
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Application number
JP6334593A
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Japanese (ja)
Inventor
Zoltan Kricsfalussy
ツオルタン・クリクスフアルシー
Heinrich Steude
ハインリヒ・シユトイデ
Helmut Waldmann
ヘルムート・バルトマン
Kaspar Hallenberger
カスパー・ハレンベルガー
Wolfram Wagner
ボルフラム・バグナー
Hans-Joachim Traenckner
ハンス−ヨアヒム・トレンクナー
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Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
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Publication date
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Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07CACYCLIC OR CARBOCYCLIC COMPOUNDS
    • C07C68/00Preparation of esters of carbonic or haloformic acids
    • C07C68/01Preparation of esters of carbonic or haloformic acids from carbon monoxide and oxygen

Abstract

PURPOSE: To obtain dimethyl carbonate useful as a material for the synthesis of an aromatic polycarbonate, or the like, efficiently, in high purity and in high yield by reacting methanol, carbon monoxide and oxygen in the presence of a copper compound.
CONSTITUTION: Dimethyl carbonate is obtained by reacting methanol 1, carbon monoxide 2, and oxygen 3 in the presence of Cu (I) and Cu (II) compounds, and a molten Cu salt 7 of a mixture thereof, or the like, at 120 to 300°C and 1 to 70 bar in a reaction distillation device A, while separating and eliminating the water 9 generated in the reaction at least partially from the stripping region or the bottom phase of the reaction distillation device A.
COPYRIGHT: (C)1995,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】本発明は、Cu塩の存在下におけるメタノ
ールのオキシカルボニル化による炭酸ジメチル(DM
C)の改良された製造方法に関するものである。
The present invention relates to dimethyl carbonate (DM) by oxycarbonylation of methanol in the presence of Cu salt.
C) relates to an improved production method.

【0002】炭酸ジメチルは毒性の低い中間体であり、
多くの反応において毒性を有する中間体、たとえばホス
ゲンまたは硫酸ジメチルと置き換えることができる。こ
の物質はその上、腐食性でない。その使用により環境的
に損害を与える副生成物は生成しない。
Dimethyl carbonate is a less toxic intermediate,
In many reactions toxic intermediates can be substituted, such as phosgene or dimethyl sulfate. This material is also not corrosive. Its use does not produce environmentally damaging by-products.

【0003】炭酸ジメチルのこの種の反応の例は、脂肪
族または芳香族のアミンからのウレタンの製造であり、
ウレタンは続いて開裂して対応するイソシアネートを与
えることができる。炭酸ジメチルはまたアミンの第4級
化においても、またはフェノールの、もしくはナフトー
ルのメチル化においても硫酸ジメチルと置き換えること
ができる。炭酸ジメチルはまた、たとえば鉛化合物に替
えて自動車燃料に添加してオクタン価を改良することも
できる。炭酸ジメチルのこの重要性が、大容量に適し
た、有意の副生成物を生成しない、または物質循環と結
合した、技術的に簡単な、かつ環境に優しい製造方法の
研究を促進してきた。
An example of this type of reaction of dimethyl carbonate is the production of urethanes from aliphatic or aromatic amines,
The urethane can subsequently be cleaved to give the corresponding isocyanate. Dimethyl carbonate can also be replaced by dimethyl sulfate in the quaternization of amines or in the methylation of phenols or of naphthols. Dimethyl carbonate can also be added to automotive fuels, for example in place of lead compounds, to improve octane number. This importance of dimethyl carbonate has facilitated the search for technically simple and environmentally friendly manufacturing processes that are suitable for large volumes, produce no significant by-products or are associated with material cycling.

【0004】炭酸ジメチルを製造するには、小規模でも
工業的にも試験された種々の製造方法が存在する。以下
の方程式に従うメタノールと一酸化炭素および酸素との
接触反応を基礎に置く製造経路は、種々の研究者グルー
プにより精力的に研究されてきた:
There are various production processes, both small-scale and industrially tested, for producing dimethyl carbonate. Manufacturing routes based on the catalytic reaction of methanol with carbon monoxide and oxygen according to the following equations have been vigorously studied by various groups of researchers:

【0005】[0005]

【数1】 [Equation 1]

【0006】このように触媒として作用する銅化合物
は、種々の銅塩の形状で使用されてきた。JP−45/
11129(1970)に記載されている塩化銅(I
I)の触媒としての使用は不満足な選択性を与える。特
殊な問題は、その高い揮発性のために全製造プラントに
わたって遍く分配される傾向を有し、実質的に全てのプ
ラントにおいて腐食につながり得る比較的大量の塩化メ
チルの生成に起因するものである。
The copper compound thus acting as a catalyst has been used in the form of various copper salts. JP-45 /
11129 (1970), copper chloride (I
The use of I) as a catalyst gives unsatisfactory selectivity. A particular problem is that due to its high volatility it tends to be evenly distributed throughout the manufacturing plant and results from the production of relatively large amounts of methyl chloride which can lead to corrosion in virtually all plants. .

【0007】有機の錯化剤を使用することにより、より
良好な選択性が得られる(DE−A2110194)
が、これは部分的には反応混合物に溶解しているがその
主要部分は懸濁液として存在する触媒塩の分離除去の問
題を提起する。
Better selectivity is obtained by using organic complexing agents (DE-A2110194).
However, this poses the problem of separating off the catalyst salts, which are partly dissolved in the reaction mixture but whose main part is present as a suspension.

【0008】特に問題をはらむのは、この反応をDE−
A2743690に従って実施する場合である。この場
合には触媒塩は反応混合物に実質的に完全に不溶解性で
あって、単に懸濁しているに過ぎないのである。これら
の塩は反応帯域を通じ、冷却装置を通じて移送しなけれ
ばならず、反応後にはたとえば遠心の手段により機械的
に分離除去しなければならない。既に述べた腐食以外に
も、これは侵食、貧弱な熱移動、ならびに詰まりおよび
皮殻形成の原因となる。
Particularly problematic is the reaction of this reaction with DE-
This is a case where it is performed according to A2743690. In this case, the catalyst salt is virtually completely insoluble in the reaction mixture and is merely suspended. These salts have to be transported through the reaction zone, through a cooling device and after the reaction have to be separated off mechanically, for example by means of centrifugation. Besides the already mentioned corrosion, it causes erosion, poor heat transfer, and plugging and crusting.

【0009】触媒回路のこれらの欠陥を回避するため
に、触媒塩を反応器内に懸濁した形状で留めることが、
また、メタノール、COおよび酸素を反応器に計量導入
し、生成した炭酸ジアルキルと反応により生じた水とを
反応器から、過剰に使用したメタノールとともに蒸留し
て取り出すことが提案されている(EP0413215
A2)。ここでは、液体反応媒体は基本的には反応させ
るメタノールよりなるものであり(EP041321
5,3ページ,52行)、したがって、メタノール対C
u塩のモル比は極めて高い(好ましくは1:0.01−
0.05)。この方法は、反応速度が比較的低いという
欠点を有している。低い炭酸ジメチル濃度に設定する必
要もここでの問題である。この反応は高い系圧力で実施
し、基本的にメタノールよりなる反応媒体中での炭酸ジ
メチルおよび水の溶解度は極めて高いのであるから、上
の条件は容易ではない。これは、炭酸ジメチルおよび水
の分離除去を比較的大量の不活性気体または気体メタノ
ールにより強制しなければならないことを意味する。
In order to avoid these deficiencies in the catalytic circuit, it is necessary to keep the catalyst salt in suspended form in the reactor,
Further, it is proposed that methanol, CO and oxygen are metered into the reactor, and the generated dialkyl carbonate and water produced by the reaction are distilled out from the reactor together with excess methanol used (EP0413215).
A2). Here, the liquid reaction medium basically consists of methanol to be reacted (EP041321).
5, page 3, line 52), therefore methanol vs. C
The molar ratio of u salt is extremely high (preferably 1: 0.01-
0.05). This method has the disadvantage of a relatively low reaction rate. The need to set a low dimethyl carbonate concentration is also a problem here. This reaction is carried out at a high system pressure and the above conditions are not easy because the solubility of dimethyl carbonate and water in the reaction medium consisting essentially of methanol is very high. This means that the separate removal of dimethyl carbonate and water must be forced by a relatively large amount of inert gas or gaseous methanol.

【0010】ドイツ公開明細書4138755に従う比
較的新しい方法においては、120ないし300℃にお
いて熔融塩の形状のCu化合物を使用するならば、メタ
ノールのオキシカルボニル化の反応速度をかなり増加さ
せ得ることが示されている。この方法の特殊な利点は、
反応混合物中の水分含有量を低く保ち得る場合に価値あ
るものとなる(1993年7月30日の特許出願P43
25651.1)。熔融Cu塩の存在下に120℃ない
し300℃、1ないし70バールにおいて、反応蒸留装
置内で、反応中に生成した水分をこの反応蒸留装置のス
トリッパー領域または底部相から少なくとも部分的に分
離除去するような方法で反応を実施する段階を含む、銅
化合物の存在下におけるメタノールと一酸化炭素および
酸素との反応により炭酸ジメチルを製造するための改良
された方法がここに見いだされた。
In a relatively new process according to DE-A-4138755 it has been shown that the use of Cu compounds in the form of molten salts at 120 to 300 ° C. can considerably increase the reaction rate of the oxycarbonylation of methanol. Has been done. The special advantages of this method are:
It is of value if the water content of the reaction mixture can be kept low (patent application P43 of 30 July 1993).
25651.1). At 120 ° C. to 300 ° C. and 1 to 70 bar in the presence of molten Cu salt, in a reactive distillation apparatus, the water formed during the reaction is at least partially separated off from the stripper zone or bottom phase of this reactive distillation apparatus. An improved process has now been found for producing dimethyl carbonate by the reaction of methanol with carbon monoxide and oxygen in the presence of a copper compound, comprising carrying out the reaction in such a manner.

【0011】この方法においては反応により生成した水
を反応系から除去することができ、Cu塩を含有する熔
融物は、存在する水、ならびに全ての有機物、たとえば
炭酸ジメチル、メタノールまたは系内に存在する他の化
学種を分離除去したのちに反応蒸留装置に再循環させる
ことができる。
In this method, the water produced by the reaction can be removed from the reaction system and the Cu salt-containing melt is present in the water present as well as in any organic matter such as dimethyl carbonate, methanol or in the system. It can be recycled to the reactive distillation apparatus after separating and removing other chemical species that are present.

【0012】この方法においては、反応混合物の水分含
有量は制御され、低い価に減少させられる。本件方法は
一般に10%未満の水分含有量で実施されるが、反応混
合物中において水分濃度を6重量%未満の保つのが有利
である。高い転化率と同時に極めて高い選択率とを得る
ためには、3重量%未満の価で反応を操作するのが特に
有利である。特定の具体例においては、水分含有量は1
%未満である。
In this method, the water content of the reaction mixture is controlled and reduced to a low value. The process is generally carried out with a water content of less than 10%, but it is advantageous to keep the water concentration in the reaction mixture below 6% by weight. It is particularly advantageous to operate the reaction with a valency of less than 3% by weight in order to obtain a high conversion as well as a very high selectivity. In a particular embodiment, the water content is 1
It is less than%.

【0013】本発明記載の方法は好ましくはCu塩を含
有する塩熔融物を用いて実施するが、適当なCu塩はC
u(I)およびCu(II)の化合物、ならびにこれら
の混合物である。原理的には、その塩が塩熔融物中にあ
る程度可溶であるに過ぎないことを前提として、全ての
公知のCu塩が適当である。
The method according to the invention is preferably carried out with a salt melt containing Cu salts, suitable Cu salts being C
u (I) and Cu (II) compounds, and mixtures thereof. In principle, all known Cu salts are suitable, provided that the salt is only soluble to some extent in the salt melt.

【0014】ハロゲン化物、たとえば塩化物または臭化
物以外にも、シアン化物、ローダニド、硫酸塩、硝酸
塩、炭酸塩、酢酸塩、ギ酸塩、シュウ酸塩、およびアル
コキシド、たとえばメトキシ塩化銅も適当内に塩であ
る。Cuはまた錯化合物、たとえばアセチルアセトネー
ト、またはCu−N錯体、たとえばCu−ピリジン錯体
またはCu−ジピリジル錯体の形状で使用することもで
きる。
In addition to halides such as chlorides or bromides, cyanides, rhodanides, sulfates, nitrates, carbonates, acetates, formates, oxalates, and alkoxides such as methoxycopper chloride are also suitable salts. Is. Cu can also be used in the form of complex compounds such as acetylacetonate, or Cu-N complexes such as Cu-pyridine complexes or Cu-dipyridyl complexes.

【0015】塩熔融物は一般に、低い融点を有する、す
なわち共融混合物を形成する塩の混合物から製造され
る。したがって、共融混合物の組成に相当する比率の塩
を使用するのが有利である。この種の共融混合物は、C
u塩と他の1種の塩との、またはCu塩と他の複数の塩
との混合物から形成させることができる。
The salt melt is generally prepared from a mixture of salts having a low melting point, ie forming a eutectic mixture. Therefore, it is advantageous to use a proportion of salt that corresponds to the composition of the eutectic mixture. This type of eutectic mixture is C
It can be formed from a mixture of the u salt and one other salt, or a Cu salt and a plurality of other salts.

【0016】したがって、原理的にはCu塩以外にも本
発明の目的に対して化学的に不活性な、そうでなければ
触媒的に活性な、すなわちアルコールのオキシカルボニ
ル化に関して活性化エネルギーを低下させる全ての塩を
使用することが可能である。ここでは、Cu塩以外にも
広範な塩または塩様化合物の使用が行われる。Cu塩と
この種の塩様化合物との混合物が一般に使用される。第
1ないし第3の主族または亜族のハロゲン化物の使用が
好ましい。特に好適な塩はアルカリ金属の塩化物、たと
えばNaClもしくはKCl、またはアルカリ土類金属
の塩化物、たとえばCaCl2またはMgCl2、および
ZnCl2である。しかし、それほど一般的でない化合
物、たとえばタリウム、インジウムまたはガリウムの塩
化物を使用することも可能である。
Thus, in principle, besides the Cu salt, it is chemically inert for the purposes of the invention, or else catalytically active, ie the activation energy is reduced with respect to the oxycarbonylation of alcohols. It is possible to use all salts which make it possible. In addition to Cu salts, a wide range of salts or salt-like compounds are used here. Mixtures of Cu salts and salt-like compounds of this kind are generally used. The use of halides of the first to third main group or subgroups is preferred. Particularly suitable salts are alkali metal chlorides, such as NaCl or KCl, or alkaline earth metal chlorides, such as CaCl 2 or MgCl 2 , and ZnCl 2 . However, it is also possible to use less common compounds, for example chlorides of thallium, indium or gallium.

【0017】好適な熔融物は、たとえば種々の比率の塩
化Cu(I)とKClとよりなるものである。一般的に
選択される混合物は高い比率の、たとえば塩化CU
(I)対KClの重量比で60ないし75:40ないし
25のCu化合物を有するものである。
A suitable melt is, for example, one which consists of various proportions of Cu (I) chloride and KCl. The mixture generally selected has a high proportion, for example CU chloride.
It has a weight ratio of (I) to KCl of 60 to 75:40 to 25 Cu compound.

【0018】反応温度は一般的には約120℃ないし3
00℃、好ましくは120℃ないし180℃であり;典
型的な反応温度は140℃ないし170℃、有利には1
45℃ないし160℃である。
The reaction temperature is generally about 120 ° C. to 3 °
00 ° C., preferably 120 ° C. to 180 ° C .; typical reaction temperatures 140 ° C. to 170 ° C., advantageously 1
45 ° C to 160 ° C.

【0019】本件反応は大気圧で実施することもできる
が、十分に高い反応速度を達成するためには、反応をよ
り高い圧力で、たとえば5ないし70バールで、好まし
くは10ないし50バールで、特に好ましくは12ない
し22バールで実施するのが有利である。
The reaction can also be carried out at atmospheric pressure, but in order to achieve a sufficiently high reaction rate, the reaction can be carried out at a higher pressure, for example 5 to 70 bar, preferably 10 to 50 bar. Particular preference is given to carrying out at 12 to 22 bar.

【0020】使用する各反応成分のモル比は、反応速度
に関して、また反応の選択率に関して重要である。これ
らの関係が観測されないならば、ホルムアルデヒドのジ
メチルアセタール、または特殊な問題の原因となる塩化
メチルのような副生成物の生成物があるのである。
The molar ratio of the reaction components used is important with respect to the reaction rate and the selectivity of the reaction. If these relationships are not observed, there are by-product products such as dimethyl acetal of formaldehyde, or methyl chloride, which causes special problems.

【0021】この比率は一般に、一酸化炭素に対してモ
ル過剰のメタノールを、ひいては酸素に対して過剰の一
酸化炭素を使用するように選択するが、たかだかCOと
2とのモル量である。したがって、選択されるアルカ
ノールのCOおよびO2に対するモル比は1:1−0.
01:1−0.01、好ましくは1:0.5−0.0
2:0.3−0.02である。これにより、たとえば1
0ないし50%のメタノールの転化率および10ないし
80%のCOの転化率が得られる。酸素は一般には完全
に反応する。使用量の選択にあたっては、もちろん爆発
限界に注意することが必要である。所望ならば、不活性
気体、たとえばN2またはCO2の存在下にこの反応を実
施することも可能である。
This ratio is generally chosen to use a molar excess of methanol over carbon monoxide and thus an excess of carbon monoxide over oxygen, but at most a molar amount of CO and O 2. . Therefore, 1 mole ratio CO and O 2 alkanol selected: 1-0.
01: 1-0.01, preferably 1: 0.5-0.0
2: 0.3-0.02. This gives, for example, 1
Conversions of 0 to 50% methanol and 10 to 80% CO are obtained. Oxygen is generally completely reacted. Of course, it is necessary to pay attention to the explosion limit when selecting the amount used. If desired, it is also possible to carry out the reaction in the presence of an inert gas such as N 2 or CO 2 .

【0022】酸素はたとえば大気の空気、またはO2
富化した空気の形状で使用することができる。
Oxygen can be used, for example, in the form of atmospheric air or O 2 -enriched air.

【0023】未反応量のメタノールおよびCOは、炭酸
ジメチルおよび水、ならびに任意にCO2を分離したの
ちに再循環させることができる。
Unreacted amounts of methanol and CO can be recycled after separating off the dimethyl carbonate and water, and optionally CO 2 .

【0024】本発明記載の方法は回分方式で実施するこ
ともできるが、炭酸ジメチルの連続自動製造に特に好適
である。適当な反応蒸留装置は通常の蒸留カラムであ
り、これにCu塩を含有する熔融物が頂部帯域の下で計
量導入され、カラムの還流物および任意に使用したメタ
ノールとともに、任意にカラムの中央領域に導入される
不活性気体、たとえばN2またはCO2の存在下に酸素と
COとを含む気体混合物を有するカラムの内部部品また
は充填物の上を下方に流れ、この気体混合物がメタノー
ル含有塩熔融物に向かって流れる。
The process according to the invention can be carried out batchwise, but is particularly suitable for the continuous automatic production of dimethyl carbonate. A suitable reactive distillation apparatus is a conventional distillation column into which the melt containing the Cu salt is metered in under the top zone, together with the reflux of the column and optionally methanol used, optionally in the central region of the column. Flow downwards over the internal parts or packings of the column having a gas mixture containing oxygen and CO in the presence of an inert gas introduced into the column, such as N 2 or CO 2. It flows toward things.

【0025】熔融物中の反応気体の滞留時間は一般に、
通常の蒸留装置で炭酸ジメチルへの十分な転化を達成す
るのに十分なものである。この方法においては、0.5
ないし500秒の滞留時間を容易に設定することができ
る。所望ならば、液相の量を増加させて滞留時間をさら
に延長することもできる。
The residence time of the reaction gas in the melt is generally
It is sufficient to achieve sufficient conversion to dimethyl carbonate with conventional distillation equipment. In this method, 0.5
It is possible to easily set a dwell time of to 500 seconds. If desired, the amount of liquid phase can be increased to further extend the residence time.

【0026】慣用的な充填物以外に慣用的なカラムプレ
ートを使用することもできるが、たとえばプレートカラ
ム内の流下堰を上昇させて所望の滞留時間を設定するこ
とも可能である。使用する反応蒸留装置はまた、単一段
階であることも多段階バブルカラムであることも可能で
あり、任意に撹拌してもよい。
In addition to conventional packing, conventional column plates can be used, but it is also possible to raise the downflow weir in the plate column to set the desired residence time. The reactive distillation apparatus used can also be a single stage or a multi-stage bubble column, optionally with stirring.

【0027】反応気体COおよびO2の入口点の下を流
下する液体は、Cu塩以外に反応により生成した水およ
び恐らくは炭酸ジメチルをも含有する。圧力条件および
温度条件、ならびに還流比に応じて、熔融物および反応
により生成した水とともに底部に向かって流れる炭酸ジ
メチルの量を変えることも、固定することもできる。反
応蒸留装置内でのこれらの反応条件はまた、反応中に生
成したDMCがメタノールとともに頂部でほとんど取り
出されるような様式で選択することもできる。しかし、
これらの条件はまた、DMCが熔融物および反応により
生成した水とともに底部で取り出されるような様式で選
択することもできる。続いて底相から反応により生成し
た水と、適宜に、たとえば圧力解放によりDMCを取り
出す。熔融物は、任意に新鮮なメタノールとともに反応
帯域に還流する。
The liquid flowing down below the entry points of the reaction gases CO and O 2 contains, in addition to the Cu salt, also the water produced by the reaction and possibly dimethyl carbonate. Depending on the pressure and temperature conditions and the reflux ratio, the amount of dimethyl carbonate flowing towards the bottom with the melt and the water produced by the reaction can be varied or fixed. These reaction conditions in the reactive distillation apparatus can also be chosen in such a way that the DMC formed during the reaction is mostly taken off at the top with methanol. But,
These conditions can also be chosen in such a way that the DMC is taken off at the bottom with the melt and the water produced by the reaction. Subsequently, the water produced by the reaction from the bottom phase and, if appropriate, the DMC are removed, for example by pressure relief. The melt is refluxed into the reaction zone, optionally with fresh methanol.

【0028】反応により生成した水は、任意にDMCの
ような有機物を蒸留取出ししたのちに系から除去する。
Water produced by the reaction is optionally removed from the system by distilling off organic matter such as DMC.

【0029】反応蒸留装置の熔融塩の流入点の上の帯域
においては、メタノールおよび恐らくは炭酸ジメチルが
少量の揮発性の副生成物、たとえばホルムアルデヒドジ
メチルアセタールとともに蒸留取出しされる。
In the zone above the molten salt influx point of the reactive distillation apparatus, methanol and possibly dimethyl carbonate are distilled off together with a small amount of volatile by-products such as formaldehyde dimethyl acetal.

【0030】頂部生成物は、凝縮させたのちに、任意に
部分的に反応蒸留装置に再循環させる。再循環させない
部分の凝縮物はカラムから取り出す。このカラムから取
り出した物質から純粋なDMCを公知の手法で単離し、
メタノールは反応帯域に再循環させる。
After condensation, the top product is optionally partially recycled to the reactive distillation apparatus. The part of the condensate which is not to be recycled is removed from the column. Pure DMC was isolated from the material removed from this column by known techniques,
Methanol is recycled to the reaction zone.

【0031】反応帯域で発生した反応熱は気化する反応
剤を用いて除去する。
The heat of reaction generated in the reaction zone is removed using a vaporizing reactant.

【0032】反応混合物の後処理で得られるメタノール
と炭酸ジメチルとの混合物は全て、混合物として反応帯
域に再循環させ、メタノールの供給源として利用するこ
とができる。
Any mixture of methanol and dimethyl carbonate obtained in the work-up of the reaction mixture can be recycled to the reaction zone as a mixture and used as a source of methanol.

【0033】この方法においては、反応帯域に導入され
るメタノールは既に比較的大量の炭酸ジメチルを含有す
ることもあり得、これは、たとえばメタノール/炭酸ジ
メチル共沸混合物に相当する組成を有しているが、より
大量のDMCを含有することもあり得る。
In this process, the methanol introduced into the reaction zone may already contain a relatively large amount of dimethyl carbonate, which has a composition corresponding to, for example, a methanol / dimethyl carbonate azeotrope. However, it may also contain higher amounts of DMC.

【0034】本発明記載の方法の特殊な利点は、得られ
る反応混合物がたとえば10ないし90重量%という、
好ましくは50ないし70重量%の高い炭酸ジメチル含
有量を有しており、これが特に簡単な、かつ経済的な手
法での純粋な炭酸ジメチルの単離を可能にすることであ
る。
A particular advantage of the process according to the invention is that the reaction mixture obtained is, for example, 10 to 90% by weight,
It preferably has a high dimethyl carbonate content of 50 to 70% by weight, which makes it possible to isolate pure dimethyl carbonate in a particularly simple and economical manner.

【0035】反応蒸留装置の建造に適した材料は、たと
えば耐腐食性のステンレススチール、エナメル処理鋼、
ガラス、グラファイト、またはタンタルのような特殊金
属である。
Suitable materials for constructing the reactive distillation apparatus are, for example, corrosion-resistant stainless steel, enameled steel,
It is a special metal such as glass, graphite, or tantalum.

【0036】本発明記載の方法はまた大規模に工業的に
実施することもできる。ここでは、たとえば図1に示す
ように反応蒸留装置(A)を使用することができ、この
装置(A)を通してメタノール(1)を塩熔融物(7)
およびDMC/メタノール共沸混合物(11)ととも
に、CO(2)およびO2(3)の循環気体(4)を伴
う気体流に対して向流的に通過させる。
The process according to the invention can also be carried out industrially on a large scale. Here, for example, as shown in FIG. 1, a reactive distillation apparatus (A) can be used, and methanol (1) is passed through this apparatus (A) to salt melt (7).
And with a DMC / methanol azeotrope (11) countercurrently to a gas stream with a circulating gas (4) of CO (2) and O 2 (3).

【0037】装置(A)のカラムの底部から反応により
生成した水(9)を圧力解放後に蒸留除去する。水を除
去した熔融物はカラム(A)に再循環させる。
Water (9) produced by the reaction is distilled off from the bottom of the column of the apparatus (A) after releasing the pressure. The melt from which water has been removed is recirculated to the column (A).

【0038】カラム(A)の頂部においては、凝縮後に
凝縮相の分流をカラムに戻す。他の約60%のDMC
(残余はメタノール)を含有する分流は共沸カラム
(B)に流入し、このカラムからは頂部において10バ
ールでジメチルホルマール(10)を取り出す。共沸カ
ラム(B)の底部放出物は炭酸ジメチル精製カラム
(C)に流入し、ここから純粋な炭酸ジメチル(8)が
底部の近傍における排出流として得られる。DMC精製
カラム(C)の頂部生成物は基本的には炭酸ジメチルと
メタノールとの共沸混合物よりなるものであり、塩熔融
物とともに反応帯域に再循環させる。
At the top of column (A), the condensed phase split stream is returned to the column after condensation. Other about 60% DMC
The split stream containing (the remainder is methanol) flows into the azeotropic column (B), from which dimethylformal (10) is withdrawn at 10 bar at the top. The bottom effluent of the azeotropic column (B) flows into a dimethyl carbonate purification column (C) from which pure dimethyl carbonate (8) is obtained as an outlet stream near the bottom. The top product of the DMC purification column (C) consists essentially of an azeotrope of dimethyl carbonate and methanol and is recycled to the reaction zone with the salt melt.

【0039】反応蒸留装置(A)からの非凝縮性成分
(4)はコンプレッサーを用いて反応帯域に再循環させ
る。循環気体の分流(5)の分流は排出されて不活性気
体が除去される。
The non-condensable component (4) from the reactive distillation unit (A) is recycled to the reaction zone using a compressor. The split stream (5) of the circulating gas is discharged to remove the inert gas.

【0040】また、以下のように本件方法を図2に示す
ようにして実施することも可能である。メタノール
(1)を熔融物(7)とともに反応蒸留装置(A)に導
入する。この流れはカラムの内部部品を通して下方に流
通し、反応気体O2(3)とCO(2)との混合物は循
環気体(4)とともに上方に、これと向流的に流通す
る。反応帯域の下方では、熔融塩、水および炭酸ジメチ
ルの混合物が反応蒸留カラムの底部に流れ、ここで塩熔
融物、水と炭酸ジメチルとを含むこの生成物流が取り出
される。水と炭酸ジメチルとは底部で排出されたこの物
質から蒸留取出しされ、水分離カラム(B)で分別され
るが、ここでは水(9)は底部で得られる。
Further, the method of the present invention can be carried out as shown in FIG. 2 as follows. Methanol (1) is introduced into the reactive distillation apparatus (A) together with the melt (7). This flow flows downwards through the internal parts of the column, and the mixture of reaction gas O 2 (3) and CO (2) flows upwards, countercurrently with the circulating gas (4). Below the reaction zone, a mixture of molten salt, water and dimethyl carbonate flows to the bottom of the reactive distillation column, where this product stream containing salt melt, water and dimethyl carbonate is withdrawn. Water and dimethyl carbonate are distilled off from this substance discharged at the bottom and fractionated in a water separation column (B), where water (9) is obtained at the bottom.

【0041】頂部においては、水/炭酸ジメチル共沸混
合物を蒸留取出しする。相分離後、分離された水はカラ
ムに逆流させる。有機の上相は基本的に炭酸ジメチルを
含有し、この炭酸ジメチルは底部(8)の近傍における
排出流としてDMC精製カラム(C)から取り出され
る。
At the top, the water / dimethyl carbonate azeotrope is distilled off. After phase separation, the separated water is allowed to flow back through the column. The upper organic phase essentially contains dimethyl carbonate, which is removed from the DMC purification column (C) as an outlet stream near the bottom (8).

【0042】反応蒸留装置(A)の反応帯域の上では、
蒸留取出しされた物質は基本的にメタノールと揮発性の
副生成物、たとえばホルムアルデヒドジメチルアセター
ルとよりなるものである。凝縮物は、基本的には反応蒸
留カラム(A)への還流物としての生成物流(6)とし
て戻される。揮発性の副生成物を系から取り出すため
に、凝縮物の分流が、排出されるより小さい分流(パー
ジ、10)を有する。頂部生成物(4)の非凝縮性成分
はコンプレッサーを用いて反応帯域に再循環させる。不
活性気体を除去するには、この循環気体から分流(5)
を排出する。
Above the reaction zone of the reactive distillation apparatus (A),
The material distilled off consists essentially of methanol and volatile by-products such as formaldehyde dimethyl acetal. The condensate is basically returned as a product stream (6) as reflux to the reactive distillation column (A). In order to remove the volatile by-products from the system, the condensate substream has a smaller substream (purge, 10) discharged. The non-condensable components of the top product (4) are recycled to the reaction zone using a compressor. In order to remove the inert gas, a diversion (5) is made from this circulating gas.
Is discharged.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】本発明の主なる特徴および態様は以下のと
おりである。
The main features and aspects of the present invention are as follows.

【0046】1.熔融Cu塩の存在下に120℃ないし
300℃、1ないし70バールにおいて反応蒸留装置内
で、反応中に生成した水分をこの反応蒸留装置のストリ
ッピング領域または底部相から少なくとも部分的に分離
除去するような方法で反応を実施することを特徴とす
る、銅化合物の存在下におけるメタノール、一酸化炭素
および酸素からの炭酸ジメチルの製造方法。
1. In a reactive distillation apparatus in the presence of molten Cu salt at 120 ° C. to 300 ° C., 1 to 70 bar, the water formed during the reaction is at least partially separated off from the stripping zone or bottom phase of this reactive distillation apparatus. A method for producing dimethyl carbonate from methanol, carbon monoxide and oxygen in the presence of a copper compound, which comprises carrying out the reaction by such a method.

【0047】2.反応帯域内の水分含有量が6重量%未
満の、好ましくは3重量%未満の、特に極めて好ましく
は1重量%未満の値に維持されることを特徴とする1記
載の方法。
2. Process according to claim 1, characterized in that the water content in the reaction zone is maintained at a value of less than 6% by weight, preferably less than 3% by weight, very particularly preferably less than 1% by weight.

【0048】3.塩化Cu(I)とKClとの熔融物を
使用することを特徴とする1記載の方法。
3. 2. The method according to 1, characterized in that a melt of Cu (I) chloride and KCl is used.

【0049】4.CuCl:KCl=60ないし75:
40ないし25に重量比が設定されていることを特徴と
する3記載の方法。
4. CuCl: KCl = 60 to 75:
4. The method according to 3, wherein the weight ratio is set to 40 to 25.

【0050】5.アルカノール:CO:O2=1:1−
0.01:1−0.01、好ましくは1:0.5−0.
02:0.3−0.02にモル比が設定されていること
を特徴とする1記載の方法。
5. Alkanol: CO: O 2 = 1: 1-
0.01: 1-0.01, preferably 1: 0.5-0.
The method according to 1, wherein the molar ratio is set to 02: 0.3-0.02.

【0051】6.反応により生じた水を生成した炭酸ジ
メチルとともに反応蒸留装置の底部の混合物から蒸留に
より取り出し、このようにして得られる留出液を水と炭
酸ジメチルとに分離することを特徴とする、1−5のい
ずれかに記載されている方法。
6. 1-5, wherein the water produced by the reaction is taken out from the mixture at the bottom of the reactive distillation apparatus by distillation together with the produced dimethyl carbonate, and the distillate thus obtained is separated into water and dimethyl carbonate. The method described in any of.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】工業的に使用し得る大規模反応蒸留カラム装置
を示す説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a large-scale reactive distillation column device that can be industrially used.

【図2】本発明の他の態様を示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing another aspect of the present invention.

フロントページの続き (72)発明者 ヘルムート・バルトマン ドイツ51373レーフエルクーゼン・ヘンリ ー−テイ−ブイ−ベテインガー−シユトラ ーセ15 (72)発明者 カスパー・ハレンベルガー ドイツ51375レーフエルクーゼン・ビンセ ント−バン−ゴツホ−シユトラーセ44 (72)発明者 ボルフラム・バグナー ドイツ41540ドルマーゲン・ツアイジヒシ ユトラーセ9 (72)発明者 ハンス−ヨアヒム・トレンクナー ドイツ51375レーフエルクーゼン・アンデ ルシユタインリユツチユ30Front page continuation (72) Inventor Helmut Baltmann Germany 51373 Lef Elkusen Henry-Tay-V-Betaininger-Schütlerse 15 (72) Inventor Kaspar Hallenberger Germany 51375 Lef Erkusen Binsent -Ban-Gotsho-Syutrase 44 (72) Inventor Bolfram Bagner Germany 41540 Dormagen Zuijihishi Utrase 9 (72) Inventor Hans-Joachim Trenkuner Germany 51375 Lef Erkusen Andersiyu Tyne Liyutschyu 30

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 熔融Cu塩の存在下に120℃ないし3
00℃、1ないし70バールにおいて反応蒸留装置内
で、反応中に生成した水分をこの反応蒸留装置のストリ
ッピング領域または底部相から少なくとも部分的に分離
除去するような方法で反応を実施することを特徴とす
る、銅化合物の存在下におけるメタノール、一酸化炭素
および酸素からの炭酸ジメチルの製造方法。
1. 120 ° C. to 3 in the presence of molten Cu salt
It is possible to carry out the reaction in a reactive distillation apparatus at 00 ° C., 1 to 70 bar, in such a way that the water formed during the reaction is at least partially separated off from the stripping zone or bottom phase of the reactive distillation apparatus. A method for producing dimethyl carbonate from methanol, carbon monoxide and oxygen in the presence of a copper compound.
JP6334593A 1993-12-23 1994-12-20 Production of dimethyl carbonate Pending JPH07206781A (en)

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